漏磁檢測中磁化場方向要盡量與裂紋走向垂直，該裂紋才能夠被激發出最大的漏磁場。按照裂紋相對于不銹鋼(gang)管的走向，裂紋缺陷主要分為：軸向裂紋和周向裂紋。軸向裂紋平行于鋼管軸向，周向裂紋沿鋼管的周向。因此，漏磁檢測形成了鋼管軸向磁化檢測周向裂紋和周向磁化檢測軸向裂紋的兩種基本檢測形式，對應的檢測設備結構也分為兩種：周向裂紋漏磁檢測主機和軸向裂紋漏磁檢測主機。
不銹鋼管的軸向磁化通常采用穿過式磁化線圈，如圖2-2a所示，在鋼管軸向局部形成磁化區域，如圖2-2b所示。當檢測敏感探頭的覆蓋范圍大于360°時，即可實現無漏檢測。
不銹鋼管軸向磁化檢測周向裂紋的具體實施較為簡單，檢測時的相對掃查運動也只需要軸向直線運動方式。然而，對于不銹鋼管周向磁化檢測軸向裂紋的實施則較為復雜，其磁化方式通常采用正對的周向磁化極對加以完成，如圖2-3a所示。在兩磁極正對的管壁中央區形成均勻的磁化場，對該區域內（DZ或DZ＇）的軸向裂紋激發漏磁場。通過有限元仿真計算可以看出，在磁極正對的管壁處，形成的磁化并非均勻且磁力線方向也不一致，不可能激發出合適的漏磁場，所以該區域為軸向裂紋檢測的盲區，如圖2-3b所示。
軸(zhou)(zhou)向裂(lie)紋(wen)檢(jian)測(ce)(ce)探(tan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)最好(hao)布置于兩(liang)(liang)磁(ci)極正對(dui)的管壁(bi)中央區的軸(zhou)(zhou)平面上，為(wei)此，只有檢(jian)測(ce)(ce)探(tan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)與鋼(gang)(gang)管之間(jian)(jian)實現相對(dui)螺(luo)旋(xuan)掃查(cha)才(cai)能(neng)達到(dao)無盲區檢(jian)測(ce)(ce)。所以，為(wei)了完成鋼(gang)(gang)管上軸(zhou)(zhou)／周向裂(lie)紋(wen)的全面檢(jian)測(ce)(ce)，通常需(xu)要兩(liang)(liang)種獨立的檢(jian)測(ce)(ce)單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)：周向裂(lie)紋(wen)檢(jian)測(ce)(ce)單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)和軸(zhou)(zhou)向裂(lie)紋(wen)檢(jian)測(ce)(ce)單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)。檢(jian)測(ce)(ce)探(tan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)與鋼(gang)(gang)管之間(jian)(jian)的相對(dui)螺(luo)旋(xuan)掃查(cha)運動(dong)有兩(liang)(liang)種組合形式：①. 探(tan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)固定，鋼(gang)(gang)管做(zuo)螺(luo)旋(xuan)推進(jin)；②. 軸(zhou)(zhou)向裂(lie)紋(wen)檢(jian)測(ce)(ce)單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)的磁(ci)化器與探(tan)頭(tou)(tou)(tou)(tou)一起旋(xuan)轉(zhuan)，鋼(gang)(gang)管做(zuo)直線運動(dong)，分別(bie)如圖2-4a、b所示。
一、軸(zhou)向(xiang)磁化方法與(yu)軸(zhou)向(xiang)磁化器
根據垂直磁(ci)化(hua)基本理論，漏磁(ci)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)中形(xing)(xing)成了鋼管(guan)軸向(xiang)磁(ci)化(hua)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)周向(xiang)裂紋(wen)的(de)基本檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)形(xing)(xing)式和設備結構。目前(qian)(qian)主(zhu)要有兩種(zhong)(zhong)(zhong)驅(qu)動方(fang)式，一(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)是鋼管(guan)直線前(qian)(qian)進，周向(xiang)裂紋(wen)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)探(tan)頭沿(yan)圓周方(fang)向(xiang)包圍鋼管(guan)的(de)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)方(fang)法；另(ling)一(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)是鋼管(guan)螺旋前(qian)(qian)進，周向(xiang)裂紋(wen)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)探(tan)頭沿(yan)軸向(xiang)覆蓋鋼管(guan)的(de)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)方(fang)法。這(zhe)兩種(zhong)(zhong)(zhong)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)形(xing)(xing)式的(de)前(qian)(qian)提是相同的(de)，即(ji)需要磁(ci)化(hua)器(qi)產(chan)生合適的(de)軸向(xiang)磁(ci)化(hua)場(chang)，以激勵周向(xiang)裂紋(wen)產(chan)生足夠強度的(de)漏磁(ci)場(chang)。
不銹鋼管軸向磁化通常采用穿過式線圈磁化器產生軸向磁化場，如圖2-5所示，主要分為單線圈磁化和雙線圈磁化兩種形式。單線圈磁化時，檢測探頭一般放置在磁化線圈內部；雙線圈磁化時，檢測探頭放置在兩個線圈之間。由此可見，由于檢測探頭布置空間的需要，相對于單線圈而言，鋼管與雙線圈的耦合度更高。
1. 單(dan)線圈磁化器及特點
如圖2-5a所示，單線(xian)圈(quan)磁化(hua)器是(shi)目前(qian)軸向(xiang)磁化(hua)器的(de)主(zhu)要形(xing)式之一。此種磁化(hua)器結構簡單，成本相對(dui)較(jiao)低(di)。但(dan)是(shi)，因檢測探頭需放置在(zai)線(xian)圈(quan)內部，造成線(xian)圈(quan)內徑相對(dui)鋼(gang)管外徑較(jiao)大，鋼(gang)管與線(xian)圈(quan)的(de)耦合度較(jiao)低(di)，影響磁化(hua)效果(guo)。
單勵(li)磁線(xian)圈(quan)(quan)結構(gou)如(ru)圖2-6所示，其主要(yao)參(can)數(shu)包(bao)括線(xian)圈(quan)(quan)匝數(shu)nc 線(xian)圈(quan)(quan)電(dian)流Ic、線(xian)圈(quan)(quan)外徑(jing)dc1、線(xian)圈(quan)(quan)內徑(jing)dc2、線(xian)圈(quan)(quan)厚度Te。以(yi)及內部漆(qi)包(bao)線(xian)直徑(jing) dcw。
勵磁線圈的磁化能力主要由線圈的安匝數以及線圈與鋼管的耦合度決定。漆包線直徑越大，其能夠承受的電流越大，也帶來更加嚴重的散熱問題；線圈內徑越小，與不銹(xiu)鋼管的耦合度越高，磁化效果越好，但需留足空間以保證不(bu)銹鋼管順利通過。
以下舉例說明線圈結(jie)構(gou)與設計過程。
討(tao)論壁厚為(wei)(wei)9.19mm、直徑(jing)為(wei)(wei)127mm不銹(xiu)鋼管的單勵(li)磁(ci)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)設計(ji)，如圖2-7所示。保持勵(li)磁(ci)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)的安匝數和(he)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)內徑(jing)不變，改變線(xian)(xian)圖2-6 單勵(li)磁(ci)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)結構(gou)圈(quan)(quan)(quan)厚度和(he)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)外徑(jing)，得(de)到不同結構(gou)參數的單勵(li)磁(ci)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)。進一步，通(tong)過仿真計(ji)算，選(xuan)(xuan)擇磁(ci)化效果(guo)相對較好，并且線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)厚度、質量均(jun)滿(man)足實際(ji)要求的勵(li)磁(ci)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)，具體(ti)參數選(xuan)(xuan)取如下。
a. 線(xian)圈安匝(za)(za)數：線(xian)圈安匝(za)(za)數主(zhu)要根(gen)據鋼管的(de)磁化特(te)性曲線(xian)，以及鋼管的(de)內外徑(jing)尺(chi)ru寸進行選取。針對以上尺(chi)寸鋼管，n。初(chu)步選取2000匝(za)(za)，漆(qi)包線(xian)直徑(jing)dcw取1.7mm，單(dan)根(gen)漆(qi)包線(xian)能夠承受的(de)最(zui)大電流為20A，實際磁化過程(cheng)中取10A。
b. 線(xian)圈(quan)內徑dc2：由(you)于鋼管(guan)的(de)直線(xian)度誤(wu)差(cha)，以及輸(shu)送(song)輥(gun)道(dao)的(de)制(zhi)造安裝(zhuang)誤(wu)差(cha)，鋼管(guan)在(zai)前進過程中不(bu)可(ke)避免地(di)存在(zai)多自(zi)由(you)度擺動(dong)。為使鋼管(guan)順(shun)利通過線(xian)圈(quan)而不(bu)發生碰撞，并(bing)盡量形成最好的(de)磁(ci)化效果，d2初步選取284mm。
c. 線(xian)(xian)圈(quan)厚度(du)(du)：線(xian)(xian)圈(quan)厚度(du)(du)是需要優(you)化的指標之一，線(xian)(xian)圈(quan)厚度(du)(du)依次取130mm、120mm、110mm、100mm、90mm、80mm、70mm、60mm、50mm、40mm和30mm。
d. 線圈(quan)(quan)外(wai)徑dcl：保證(zheng)線圈(quan)(quan)的匝數不變(bian)，在線圈(quan)(quan)厚度(du)變(bian)化時，外(wai)徑也做相應調整。對應上述的線圈(quan)(quan)厚度(du)，線圈(quan)(quan)外(wai)徑依(yi)次取ф354.2mm、φ360mm、φ366.9mm、φ375.2mm、ф385.4mm、φ398mm、φ414mm、Φ436mm、φ466.4mm、φ512mm 和φ588mm。
對不同結構(gou)參(can)數(shu)的(de)單(dan)(dan)勵磁線(xian)圈(quan)(quan)磁化(hua)效果(guo)進行量化(hua)分析，利用仿(fang)真方法對單(dan)(dan)勵磁線(xian)圈(quan)(quan)磁化(hua)鋼(gang)管管體(ti)的(de)過(guo)程依次進行求解(jie)，各個(ge)線(xian)圈(quan)(quan)的(de)具體(ti)參(can)數(shu)如(ru)圖2-8所(suo)示。
提取不銹鋼管管體內部軸向磁感應強度B2，得到圖2-9所示曲線。從圖中可以看出，不同參數單勵磁線圈對鋼管管體的磁化效果不同。為進一步評估各勵磁線圈的磁化效果，提取不同參數單勵磁線圈磁化時管體內部最大磁感應強度值，用max表示，得到圖2-10所示曲線。
從圖(tu)(tu)2-10中可以(yi)看出(chu)，隨(sui)著線圈(quan)(quan)厚(hou)(hou)度(du)的不斷增加，鋼管(guan)(guan)體(ti)內的Bmax急(ji)劇增大，當線圈(quan)(quan)厚(hou)(hou)度(du)達到100mm時(shi)，鋼管(guan)(guan)體(ti)內磁感應強度(du)基(ji)本達到最(zui)大值。此(ci)(ci)后(hou)，繼續增大線圈(quan)(quan)厚(hou)(hou)度(du)，鋼管(guan)(guan)體(ti)內的Bmax基(ji)本保持不變。此(ci)(ci)外(wai)，從圖(tu)(tu)2-9中可以(yi)看出(chu)，當采用(yong)單(dan)勵磁線圈(quan)(quan)對不銹鋼管(guan)(guan)進行(xing)磁化(hua)時(shi)，管(guan)(guan)體(ti)內磁感應強度(du)軸(zhou)向均勻性較差。
根據式（2-3），計算圖(tu)2-8所(suo)示(shi)不(bu)同參數勵(li)(li)(li)磁(ci)(ci)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)的質量(liang)，如圖(tu)2-11所(suo)示(shi)。從(cong)圖(tu)中可以看出，隨著勵(li)(li)(li)磁(ci)(ci)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)厚(hou)度(du)不(bu)斷增加(jia)，其質量(liang)逐漸減(jian)小。當勵(li)(li)(li)磁(ci)(ci)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)厚(hou)度(du)較小時，隨著線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)厚(hou)度(du)增加(jia)，勵(li)(li)(li)磁(ci)(ci)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)質量(liang)減(jian)少較快；當勵(li)(li)(li)磁(ci)(ci)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)厚(hou)度(du)大于100mm時，勵(li)(li)(li)磁(ci)(ci)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)質量(liang)減(jian)少速(su)度(du)趨(qu)緩。
綜(zong)上(shang)，根據磁(ci)化效果(guo)與線(xian)圈質量(liang)，針對φ127mm鋼管可優化選擇厚度參數即(ji)磁(ci)化線(xian)圈內徑為(wei)284mm，外(wai)徑為(wei)375.2mm，厚度為(wei)100mm。對該勵磁(ci)線(xian)圈磁(ci)化鋼管管體的過(guo)程進行有限元(yuan)仿真計(ji)算，圖2-12所示為(wei)磁(ci)力(li)線(xian)密度分(fen)布圖，圖2-13所示為(wei)磁(ci)感(gan)應強(qiang)度等值云圖。
從(cong)圖2-12中(zhong)可以看出，勵磁(ci)線(xian)(xian)圈(quan)產生的磁(ci)力線(xian)(xian)大(da)部分都從(cong)鋼管管體(ti)中(zhong)通過，這是由于(yu)鋼管的磁(ci)導率遠大(da)于(yu)空氣的磁(ci)導率。從(cong)圖2-13中(zhong)可以看出，管體(ti)內的最大(da)磁(ci)感應強(qiang)度(du)點位(wei)于(yu)線(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)心位(wei)置，最大(da)值(zhi)為(wei)Bmax=2.314T。另外，管體(ti)內的磁(ci)感應強(qiang)度(du)隨著遠離線(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)心呈現逐漸下(xia)降(jiang)的趨勢。
2. 雙線圈(quan)磁化器及特點(dian)
雙線(xian)(xian)圈磁(ci)化(hua)方式如圖2-5b所(suo)示，檢(jian)測探頭(tou)放置在兩個線(xian)(xian)圈之間，這樣可(ke)減小線(xian)(xian)圈內徑，提(ti)高(gao)(gao)磁(ci)化(hua)效率。當(dang)然(ran)，磁(ci)化(hua)器(qi)設備成(cheng)本也更高(gao)(gao)。雙線(xian)(xian)圈磁(ci)化(hua)器(qi)在鋼管內更易形成(cheng)密集均勻的(de)軸(zhou)向磁(ci)化(hua)場，有利于提(ti)高(gao)(gao)檢(jian)測靈敏(min)度和一致性。為了保證檢(jian)測區域中相同(tong)形態的(de)缺陷產生相同(tong)的(de)漏(lou)磁(ci)信(xin)號，鋼管由線(xian)(xian)圈磁(ci)化(hua)后，必須保證磁(ci)感應強度的(de)軸(zhou)向均勻性。
在不銹(xiu)鋼管高速生產線上配置的周向裂紋漏磁檢測設備，一般采用雙勵磁線圈對鋼管管體進行軸向磁化。在得到單勵磁線圈的具體參數之后，需要對雙勵磁線圈間距L。c進行優化，以形成足夠強度的軸向均勻場。如雙勵磁線圈間距L。。過小，則無法滿足軸向磁化均勻的要求；如間距過大，則無法滿足磁化強度的要求。
雙勵磁線圈(quan)(quan)磁化鋼(gang)管(guan)管(guan)體示(shi)意圖(tu)如圖(tu)2-14所示(shi)。為得到(dao)合理(li)的線圈(quan)(quan)間距，計算過程中Lcc依次(ci)取20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、140mm、180mm、220mm、260mm、300mm、340mm、380mm、440mm和500mm。
提取(qu)鋼(gang)管(guan)管(guan)體(ti)(ti)內部(bu)軸(zhou)向(xiang)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應強度(du)(du)(du)(du)B2，如圖2-15所(suo)示。從圖中可(ke)以看出，當(dang)Lcc較小(xiao)時(shi)，管(guan)體(ti)(ti)內部(bu)存在一個磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應強度(du)(du)(du)(du)極(ji)(ji)大(da)值(zhi)點(dian)(dian)，并位(wei)于兩(liang)線圈(quan)的(de)(de)中間位(wei)置；隨著Lcc不斷增(zeng)大(da)，極(ji)(ji)大(da)值(zhi)點(dian)(dian)的(de)(de)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應強度(du)(du)(du)(du)逐(zhu)漸減小(xiao)，當(dang)Lcc≥140mm時(shi)，管(guan)體(ti)(ti)內部(bu)則出現兩(liang)個磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應強度(du)(du)(du)(du)極(ji)(ji)大(da)值(zhi)點(dian)(dian)，并且(qie)兩(liang)極(ji)(ji)大(da)值(zhi)點(dian)(dian)的(de)(de)距(ju)離不斷增(zeng)大(da)，且(qie)兩(liang)線圈(quan)中心處的(de)(de)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應強度(du)(du)(du)(du)逐(zhu)漸變小(xiao)。特(te)別(bie)地，當(dang)Lcc=100mm時(shi)，鋼(gang)管(guan)管(guan)體(ti)(ti)具有較大(da)的(de)(de)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應強度(du)(du)(du)(du)和較好的(de)(de)軸(zhou)向(xiang)磁(ci)(ci)化均勻(yun)區域，均勻(yun)區域軸(zhou)向(xiang)長度(du)(du)(du)(du)約為200mm。綜合考慮磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應強度(du)(du)(du)(du)和均勻(yun)性要求，雙勵磁(ci)(ci)線圈(quan)間距(ju)Lcc取(qu)100mm較為合適(shi)。
二、周向磁(ci)化(hua)方法與周向磁(ci)化(hua)器
不銹鋼管軸向裂紋檢測的基礎是產生足夠強度和均勻性的周向磁化場。如2-16所示，由于鋼管圓周狀的幾何形態，周向磁化時磁力線難以全部沿鋼管周向從管壁內通過，始終會有一部分磁通會擴散到空氣中，導致在磁極處磁場最強，在兩磁極正中間的鋼管區域磁場最弱。磁極在鋼管軸向方向的長度有限，因此，磁化場覆蓋的軸向區域也是有限的。在設計磁化線圈磁化能力時，主要考慮鋼管的磁化特性曲線、不(bu)銹(xiu)鋼管內外徑尺寸以及檢測區域的軸向長度。
周向磁化場(chang)(chang)是由繞在磁極上的(de)線圈產生(sheng)的(de)。磁極正對的(de)管(guan)壁磁化不(bu)均勻(yun)，且(qie)管(guan)壁與極靴之間的(de)背景磁場(chang)(chang)分布雜(za)亂。然(ran)而(er)，在遠離兩(liang)磁極的(de)管(guan)壁中(zhong)央(yang)區(qu)(qu)域，磁場(chang)(chang)分布較(jiao)均勻(yun)，因此，一般(ban)將條形陣列探頭布置在該區(qu)(qu)域，如(ru)2-16所示(shi)，并且(qie)其長度(du)必須小于(yu)或等(deng)于(yu)均勻(yun)磁化區(qu)(qu)域的(de)軸(zhou)向長度(du)。
如(ru)圖2-17所示，為(wei)實現(xian)軸向裂紋的全覆蓋檢測，一般(ban)采用探(tan)(tan)頭與鋼管(guan)表面之間的螺旋掃查來完成(cheng)。對于雙探(tan)(tan)頭檢測布置，在掃查過(guo)程(cheng)中需滿足(zu)條件
2Ls≥P (2-4) 式中，Ls為單個(ge)縱向(xiang)探(tan)頭(tou)的有(you)效(xiao)長度(du)；為鋼管表面形成的掃查螺距(ju)。
鋼管(guan)直線(xian)前進(jin)的(de)速(su)度v。與螺(luo)距P的(de)關(guan)系為 Va=ntP (2-5) 式中，n為鋼管(guan)旋轉速(su)度。
由此(ci)可(ke)見，在高速漏磁(ci)檢測中(zhong)可(ke)通過增大螺距P來提高檢測速度(du)Va0但是，根據式（2-4）可(ke)知，為了保證軸向裂紋的全(quan)覆(fu)蓋掃(sao)查(cha)，必須增大單(dan)個探頭的軸向有(you)效掃(sao)查(cha)范圍，此(ci)時鋼管中(zhong)的均勻磁(ci)化(hua)區域的軸向長度(du)也(ye)需要相應增加。
舉例分析(xi)如(ru)下(xia)：
圖2-18a所示為常用的鋼管周向磁化結構，鋼管外徑為90mm，壁厚為8mm，磁極靴尺寸為200mm（00mm（長）×40mm（寬）×50mm（（高），磁極靴底面到鋼管外表面的距離為15mm，勵磁線圈參數為15000安匝。仿真分析得到不銹鋼管表面磁感應強度分布云圖如圖2-18b所示，為了便于觀察，將鋼管的側面展開成了一個平面，從圖中可以看出這種磁極形式得到的均勻磁化區域較小。
進一(yi)步(bu)分(fen)析磁化不(bu)均(jun)勻(yun)帶來(lai)的檢(jian)測(ce)不(bu)一(yi)致性問題(ti)。
在圖2-18b中給出的三個位置處分別設置三個尺寸相同的軸向裂紋，位置1為不銹鋼管側面的正中心，位置2與位置1之間的軸向距離為50mm，位置3與位置1之間的軸向距離為100mm，裂紋尺寸為20mm20mm（長）×3mm（寬）×2mm（深）深），圖2-19給出了在三個不同位置處的裂紋漏磁檢測信號。
從圖(tu)2-19中可(ke)以(yi)看(kan)出，如果陣列探頭同(tong)時掃查到了(le)三個缺陷(xian)(xian)，則尺寸相同(tong)的裂紋(wen)產(chan)生(sheng)的漏磁檢(jian)測信(xin)號幅值與(yu)基線均出現了(le)嚴重的不一致，從而無法對缺陷(xian)(xian)進行精確(que)的定量(liang)評價，因此，探頭長度必須小(xiao)于200mm。
為了(le)提高(gao)檢測速(su)度(du)(du)，需要(yao)使陣列探(tan)頭(tou)在(zai)軸向(xiang)上有足(zu)夠的(de)(de)長(chang)度(du)(du)。然(ran)而鋼管(guan)磁感應(ying)強度(du)(du)在(zai)軸向(xiang)上的(de)(de)非均勻性限制了(le)陣列探(tan)頭(tou)沿軸向(xiang)布置的(de)(de)有效長(chang)度(du)(du)，解決這一矛盾(dun)最為關鍵的(de)(de)問(wen)題(ti)就是如何(he)在(zai)鋼管(guan)表面建(jian)立更大范(fan)圍的(de)(de)均勻磁場。
對(dui)此，在原(yuan)有磁(ci)(ci)極的下方加(jia)上(shang)一個(ge)導磁(ci)(ci)板(ban)，將一部分磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)導入遠離(li)磁(ci)(ci)極的區域(yu)，從而(er)可擴大磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)在軸向上(shang)的覆蓋范(fan)圍(wei)，如圖2-20a所示的模(mo)型。模(mo)型中(zhong)使用的導磁(ci)(ci)板(ban)尺(chi)寸為300mm（長(chang)）×40mm（寬）×10mm（厚），保持導磁(ci)(ci)板(ban)底面到鋼(gang)管(guan)外(wai)表(biao)(biao)面的距離(li)為15mm。增加(jia)該導磁(ci)(ci)板(ban)后，仿真獲(huo)得的鋼(gang)管(guan)表(biao)(biao)面的磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)分布云(yun)圖如圖2-20b所示。
從圖(tu)2-20b中可以看出，與常規磁(ci)(ci)(ci)極相比，增(zeng)(zeng)加導(dao)磁(ci)(ci)(ci)板之后，磁(ci)(ci)(ci)場(chang)覆蓋的(de)范圍(wei)有所增(zeng)(zeng)大(da)，而且磁(ci)(ci)(ci)場(chang)分布也更加均(jun)勻(yun)，起到了一定的(de)優(you)化效果。另一方面，通過觀(guan)察磁(ci)(ci)(ci)場(chang)分布云圖(tu)可以發現(xian)，鋼管(guan)表(biao)面中間部位的(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)要比兩邊稍強(qiang)，所以，進一步地，需要消除或者減弱周向磁(ci)(ci)(ci)化區域的(de)磁(ci)(ci)(ci)化場(chang)強(qiang)度差異。
如圖2-21a所示的極靴模型，在之前的導磁板上增開一個槽，這樣由于中間部位磁阻增大，一部分磁通就會往兩邊擴散，從而達到減弱中間磁場增大兩邊磁場的目的。模型中，開槽尺寸為150mm（長50mm（長）x40mm（寬）x5mm（m（深），獲得的不銹鋼管表面的磁場分布云圖如圖2-21b所示。
由圖2-21b可以(yi)看(kan)出，在磁(ci)極(ji)中部開槽之后，均勻磁(ci)場的區域進一步擴大。為(wei)了(le)更好(hao)地比較(jiao)上(shang)述三種磁(ci)極(ji)的磁(ci)化效果，在探(tan)頭所在位置(zhi)沿鋼(gang)管軸(zhou)向取長度為(wei)600mm的路徑，得到(dao)路徑上(shang)各個點的磁(ci)感應強度，結果如(ru)圖2-22所示。
從(cong)圖(tu)中可以看出，傳統磁(ci)極磁(ci)化下的(de)均勻區(qu)域(yu)最小(xiao)，軸向(xiang)長(chang)度(du)(du)約為150mm；增加導(dao)(dao)磁(ci)板(ban)后，均勻磁(ci)場區(qu)域(yu)的(de)軸向(xiang)長(chang)度(du)(du)增加至180mm；如果在(zai)導(dao)(dao)磁(ci)板(ban)上開槽，均勻磁(ci)場區(qu)域(yu)的(de)軸向(xiang)長(chang)度(du)(du)進一步擴大為240mm。
進一步(bu)在圖2-18b所(suo)(suo)示(shi)的三個不(bu)同位置(zhi)設置(zhi)尺寸相(xiang)同的軸向裂紋(wen)，仿真獲得(de)缺陷的漏(lou)磁(ci)檢測信號，如圖2-23所(suo)(suo)示(shi)。從圖中(zhong)可(ke)以看出(chu)，沿軸向距離100mm的兩個缺陷產(chan)生的漏(lou)磁(ci)信號幅值差異(yi)僅為0.5％，基線漂移量(liang)也基本(ben)相(xiang)似。因此，圖2-21a所(suo)(suo)示(shi)的磁(ci)化極靴形式可(ke)基本(ben)滿足磁(ci)化的均勻性要求。
